《采样控制系统》课件.pptxVIP

课程简介本课程介绍采样控制系统的基本概念、原理和应用。我们将深入探讨采样控制系统的理论基础、典型结构和关键技术。wsbywsdfvgsdsdfvsd

采样控制系统概述采样控制系统是现代控制理论的重要组成部分，它将连续时间信号转换为离散时间信号进行处理。这种系统通常由传感器、数字控制器、执行器和被控对象组成。传感器将物理量转换为电信号，数字控制器根据预设的算法进行计算，执行器将数字控制信号转换为物理量作用于被控对象。采样控制系统广泛应用于工业自动化、航空航天、机器人等领域。采样控制系统具有多种优势，例如灵活性高、可靠性强、抗干扰能力强等。它允许设计人员灵活地调整控制算法，以满足不同的控制需求。此外，数字控制器通常采用集成电路实现，具有体积小、成本低、易于维护等优点。采样控制系统已成为现代工业控制系统的重要组成部分。

离散时间系统离散时间系统是指输入和输出信号都是离散的系统。这些系统通常用数字计算机或微处理器来实现。离散时间系统广泛应用于自动控制、数字信号处理、通信等领域。1定义输入和输出信号都是离散的2特点可以用差分方程描述3应用自动控制、数字信号处理4实现数字计算机或微处理器离散时间系统与连续时间系统不同，连续时间系统是指输入和输出信号都是连续的。由于数字计算机的快速发展，离散时间系统在实际应用中越来越重要。

采样过程1模拟信号连续时间信号2采样器将模拟信号转换为离散信号3离散信号一系列离散样本4保持器将离散样本转换为连续信号采样过程是将模拟信号转换为离散信号的过程。采样器以一定时间间隔对模拟信号进行采样，得到一系列离散样本。这些样本可以用数字表示，因此可以被计算机处理。保持器将离散样本转换为连续信号，以便在模拟系统中使用。保持器可以是零阶保持器、一阶保持器等。零阶保持器是最简单的保持器，它将每个样本的值保持到下一个采样时间。

零阶保持器定义零阶保持器是一种模拟信号到数字信号的转换器。它将采样值保持到下一个采样时刻，形成阶梯波形。功能零阶保持器可以模拟连续信号的时域波形，帮助数字系统理解连续信号。应用在数字控制系统中，零阶保持器常用于将数字控制信号转换为模拟信号，控制执行机构。

采样定理1采样定理采样定理是数字信号处理中的一个重要定理。它指出要准确地恢复模拟信号，采样频率必须至少是信号最高频率的两倍。2奈奎斯特频率采样频率的最小值称为奈奎斯特频率。如果采样频率低于奈奎斯特频率，就会出现混叠现象，导致信号失真。3应用场景采样定理广泛应用于各种数字信号处理应用中，例如音频和视频压缩、图像处理以及无线通信。

离散时间系统的传递函数1定义离散时间系统的传递函数是系统输出信号的Z变换与输入信号的Z变换之比，它描述了系统对不同频率信号的响应特性。2计算传递函数可以通过对系统的差分方程进行Z变换，或通过系统结构图进行分析得到，可以使用MATLAB等工具进行计算。3应用传递函数可以用于分析系统的稳定性、响应特性和频率特性，以及设计控制器，它在数字控制系统设计中起着重要的作用。

离散时间系统的稳定性离散时间系统的稳定性是指系统在受到扰动后，是否能够恢复到平衡状态，保持稳定运行。稳定性是系统设计的重要指标之一，确保系统能够正常工作，不会出现振荡或发散。1BIBO稳定性有界输入产生有界输出2内部稳定性系统内部状态保持有界3渐进稳定性系统最终收敛到平衡状态稳定性分析方法主要包括：频率响应方法、极点配置方法、李雅普诺夫稳定性理论等。

离散时间系统的响应离散时间系统对输入信号的响应可以分为三种：阶跃响应、脉冲响应和频率响应。1阶跃响应系统对单位阶跃信号的响应2脉冲响应系统对单位脉冲信号的响应3频率响应系统对不同频率正弦信号的响应阶跃响应反映了系统的稳定性、快速性和超调量等性能指标。脉冲响应是系统最基本的响应特性，可以完全确定系统的动态特性。频率响应可以反映系统的带宽、相位裕度和增益裕度等参数，有助于理解系统在不同频率下的行为。

离散时间系统的设计确定系统目标明确系统性能指标，例如稳定性、快速性、精度等。选择设计方法根据系统特点选择合适的离散时间系统设计方法，例如状态空间法、传递函数法等。确定控制器参数利用设计方法确定控制器的参数，例如增益、积分时间、微分时间等。仿真验证对设计好的系统进行仿真验证，观察系统响应是否符合预期性能。实际实现将设计好的系统在实际硬件平台上实现，进行实验验证和调试。

PID控制器1比例控制根据偏差大小调整输出2积分控制消除稳态误差3微分控制抑制振荡PID控制器是一种常用的反馈控制系统，用于调节系统输出以跟踪设定值。PID控制器的三种基本控制方式：比例控制、积分控制和微分控制，协同工作以实现最佳的控制性能。

离散PID控制器定义离散PID控制器是模拟PID控制器的数字实现，它通过在离散时间域内对连续信号进行采样和处理来实现